KR20080069514A - 전지 - Google Patents

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KR20080069514A
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타케시 메구로
신지 하타케
마사노리 안자이
노리아키 코쿠부
츠토무 수에히로
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소니 가부시끼가이샤
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Abstract

전지는 정극 및 부극을 갖는 전지 소자; 전지 소자를 수용하고 정극 및 부극 중 어느 하나에 전기적으로 접속된 외장캔; 정극 및 부극 중 다른 하나에 접속되고, 외장캔 내에 수용되는 판형 기부 및 외장캔의 외부로의 도출부를 갖는 외부 접속 단자; 및 전지 소자와 외부 접속 단자를 분리하는 절연 부재를 포함한다. 외부 접속 단자의 기부는 외장캔의 내벽면과 이격되어 있으며, 절연 부재는 외장캔의 두께 방향에서 외부 접속 단자의 기부와 겹치는 위치에 절결부를 갖는다.
외장캔, 절연판, 정극 핀, 개스킷, 개열 밸브, 봉지 부재.

Description

전지{BATTERY}
본 발명은, 그 전체 내용이 본원 명세서에 참고용으로 병합되어 있는, 2007년 01월 23일자로 일본 특허청에 출원된 일본특허출원 제2007-012388호에 관련된 주제를 포함한다.
본 발명은, 정극 및 부극을 가지는 전지 소자를 수용하는 외장캔과, 이 외장캔과는 다른 극성을 가지는 외부 접속 단자를 구비한 전지에 관한 것이다.
요즈음(최근에), 카메라 일체형 VTR(비디오 테이프 리코더), 휴대 전화 또는 노트북형 퍼스널컴퓨터 등의 포터블 전자 기기가 많이 등장하고, 그의 소형화 및 경량화가 도모되고 있다. 이들 전자 기기의 포터블 전원으로서 이용되고 있는 전지, 특히 2차 전지는 중요한 디바이스로서, 에너지 밀도의 향상을 도모하는 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다. 그 중에서도, 비수(非水) 전해질 2차 전지(예를 들면, 리튬 이온 2차 전지)는, 종래의 수계(水系) 전해액 2차 전지인 납 전지, 니켈 카드뮴 전지와 비교해서 큰 에너지 밀도가 얻어지므로, 그의 개량에 관한 검토가 각 방면에서 행해지고 있다.
리튬 이온 2차 전지에 사용되는 부극 활물질로서는, 비교적 고용량을 나타내 고 양호한 사이클 특성을 가지는 난흑연화성(難黑鉛化性; non-graphitizable) 탄소 또는 흑연 등의 탄소 재료가 널리 이용되고 있다. 한편, 탄소 재료를 상회하는 고용량 부극으로서, 어떤(임의의) 종류의 금속이 리튬과 전기화학적으로 합금화되고, 이것이 가역적으로 생성·분해되는 것을 응용한 합금 재료에 관한 연구도 진행되고 있다.
그런데, 이와 같이 고용량화가 진행된 전지에서는, 그의 안전성의 확보가 전보다 중요하게 된다. 예를 들면, 어떠한(얼마간의) 외력(外力)이 전지의 외장캔에 대해서 과도하게, 즉 외장캔이 변형될 정도로 가해지고, 전지 소자 내부에서 정극과 부극이 단락을 일으킨 경우에는, 활물질이 상당량의 발열을 일으킬 우려가 있다. 그래서, 종래, 외장캔의 변형이 생긴 경우에, 전지 소자와는 다른 부분에서 단락시키는 기구나 집전체끼리를 단락시키는 기구가 제안되어 있다(예를 들면, 국제공개 제WO99/059213호, 일본 공개특허공보(特開) 제2001-338636호, 일본 공개특허공보 평(特開平)9-259926호 및 일본 공개특허공보 제2006-49312호 및, 일본 특허 제3178586호 참조). 이들 기구는, 전지 반응을 저지해서, 발전(發電) 기능을 안전하게 상실시키고자 하는 것이다.
그렇지만, 상기한 각 특허 문헌에 기재된 단락 기구는, 그 구조가 복잡하기 때문에, 제조상의 번잡함을 수반하고, 또 전체 구성의 소형화를 방해하는 것이라고 생각된다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안해서 이루어진 것으로, 그 목적은, 간소한 구성이면서, 외력에 의해 눌려찌그러진(押潰; 압괴된) 경우에는 확실하게 전극 사이를 단락시켜서 발열을 억제할 수 있는, 안전성이 높은 전지를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1 전지는, 정극과 부극을 가지는 전지 소자와, 그 전지 소자를 수용함과 동시에, 정극 또는 부극의 어느것인가 한쪽과 전기적으로 접속된 외장캔과, 정극 또는 부극의 어느것인가 다른쪽과 접속되고, 외장캔내에 수용된 판형상(板狀)의 기부(基部; base) 및 외장캔의 외부로의 도출부(導出部)를 가지는 외부 접속 단자와, 이 외부 접속 단자와 전지 소자를 분리(separating)하는 절연 부재를 구비한 것이며, 외부 접속 단자의 기부는, 외장캔의 내벽면과 이격(간격을 두고 떨어짐)되어 있으며, 절연 부재는, 외장캔의 두께 방향에서 외부 접속 단자의 기부와 겹치는 위치에 절결부(切缺部; notch)를 가지도록 한 것이다.
본 발명의 제2 전지는, 정극과 부극을 가지는 전지 소자와, 그 전지 소자를 수용함과 동시에, 정극 또는 부극의 어느것인가 한쪽과 전기적으로 접속된 외장캔 과, 정극 또는 부극의 어느것인가 다른쪽과 접속되고, 외장캔내에 수용된 판형상의 기부 및 외장캔의 외부로의 도출부를 가지는 외부 접속 단자를 구비한 것이며, 외부 접속 단자의 기부가, 외장캔의 내벽면과 1㎜ 이하의 간격(間隔; distance)을 두고 이격되도록 한 것이다.
본 발명의 제1 및 제2 전지에서는, 외부로부터의 힘에 의해 외장캔이 변형된 경우, 외장캔내에 수용된 판형상의 기부가 외장캔의 내벽면과 접촉한다. 여기서, 외장캔의 극성과 단자의 극성이 다르게 되어 있기 때문에, 양자의 접촉에 의해 확실하게 단락이 생기게 된다.
본 발명의 제1 전지에 따르면, 외부 접속 단자가 외장캔과는 다른 극성을 가짐과 동시에 그의 기부가 외장캔의 내벽면과 이격되어(간격을 두고 떨어져) 있으며, 외부 접속 단자와 전지 소자를 분리하는 절연 부재가, 외장캔의 두께 방향에서 외부 접속 단자의 기부와 겹치는 위치에 절결부를 가지도록 했으므로, 과도한 외력에 의해 외장캔이 변형된 경우에는, 전지 소자의 내부 단락이 발생하기 전에 단자의 일부와 외장캔의 내벽면과의 확실한 단락을 발생시킬 수가 있다. 따라서, 전지 소자의 발열을 억제할 수 있어, 안전성이 향상된다. 또, 이와 같은 단락 기구를 구성함에 있어서 새로운 부재를 추가할 필요가 없으므로, 구조상 및 제조상의 간소화를 방해하는 일이 없다. 따라서, 소형화 및 양산화에 적합하다.
본 발명의 제2 전지에 따르면, 외부 접속 단자가 외장캔과는 다른 극성을 가짐과 동시에, 그의 기부가, 외장캔의 내벽면과 1㎜ 이하의 간격으로 이격되도록 했 으므로, 과도한 외력에 의해 외장캔이 변형된 경우에는, 상기 제1 전지와 마찬가지 효과를 얻을 수 있다.
특히, 부극이, 구성원소(構成元素; element)로서 금속 원소 및 반금속(半金屬) 원소 중의 적어도 1종을 포함함과 동시에 전극 반응 물질을 흡장(吸藏; insert) 및 방출(放出; extract)하는 것이 가능한 부극 활물질을 가지는 경우에는, 전지의 에너지 밀도가 크고, 전지 소자의 내부에서 단락이 생긴 경우의 발열량도 크기 때문에, 보다 높은 안전성이 요구된다. 본 발명의 전지에서는, 상기와 같은 부극을 가지는 경우이더라도, 효과적으로 발열을 억제하여, 높은 안전성을 실현할 수가 있다.
본 발명의 그밖의 다른 목적, 특징 및 이점은, 이하에서 첨부 도면을 참조하면서 행하는 실시형태의 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조해서 상세하게 설명한다. 또한, 도면에서 각 구성 요소는 본 발명을 이해할 수 있을 정도의 형상, 크기 및 배치 관계를 개략적으로 도시한 것이며, 실제치수(實寸; actual dimensions)와는 다르게 되어 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 1실시형태에 따른 2차 전지의 단면(斷面) 구조를 도시하는 것이다. 도 1에 도시된 단면과 도 2에 도시된 단면은, 서로 직교하는 위치 관계에 있다. 즉, 도 2는 도 1에 도시한 Ⅱ-Ⅱ 절단선을 따른 화살표 방향에 있어서의 단면도이다. 이 2차 전지는, 이른바 각형 전지(square battery)이라고 불리우는 것이며, 거의(대략) 중공(中空) 직방체 형상을 이루는 외장캔(11)의 내부에, 편평(扁平) 형상의 전지 소자(20)를 수용한 것이다.
외장캔(11)은, 예를 들면 니켈(Ni)도금된 철(Fe)에 의해 구성되어 있으며, 부극 단자로서의 기능도 가지고 있다. 이 외장캔(11)은, 일단부가 폐쇄되고 타단부가 개방되어 있으며, 개방 단부(端部)에 절연판(12) 및 전지뚜껑(13)이 부착(取付; attach)되는 것에 의해 외장캔(11)의 내부가 밀폐되어 있다. 절연판(12)은, 폴리프로필렌 등에 의해 구성되고, 전지 소자(20) 위에 권회(卷回; spirally winding) 둘레면(周面)에 대해서 수직으로 배치되어 있다. 전지뚜껑(13)은, 예를 들면, 외장캔(11)과 마찬가지 재료에 의해 구성되고, 외장캔(11)과 함께 부극 단자로서의 기능도 가지고 있다. 전지뚜껑(13)의 외측에는, 정극 단자의 일부로 되는 단자판(14)이 배치되어 있다. 또, 전지뚜껑(13)의 중앙 부근에는 관통구멍(貫通孔)이 설치되고, 이 관통구멍에, 단자판(14)에 전기적으로 접속된 정극 핀(외부 접속 단자)(15)이 삽입되어 있다. 단자판(14)과 전지뚜껑(13) 사이는 절연 케이스(16)에 의해 전기적으로 절연되고, 정극 핀(15)과 전지뚜껑(13) 사이는 개스킷(17)에 의해 전기적으로 절연되어 있다. 즉, 정극 핀(15)과 외장캔(11)은 전기적으로 절연되어 있다. 절연 케이스(16)는, 예를 들면 폴리부틸렌 테레프탈레이트에 의해 구성되어 있다. 개스킷(17)은, 예를 들면 테트라플루오로에틸렌 등의 절연 재료에 의해 구성되어 있으며, 표면에는 아스팔트가 도포되어 있다.
전지뚜껑(13)의 둘레가장자리(周緣; rim) 부근에는 개열 밸브(開裂弁; cleavage valve)(18) 및 전해액 주입구멍(19)이 설치(형성)되어 있다. 개열 밸 브(18)는, 전지뚜껑(13)과 전기적으로 접속되어 있으며, 내부 단락 또는 외부로부터의 가열 등에 의해 전지의 내압(內壓)이 일정 이상으로 된 경우에 개열해서 내압의 상승을 억제하도록 되어 있다. 전해액 주입구멍(19)은, 예를 들면 스텐레스 강구(鋼球)로 이루어지는 봉지 부재(封止部材; sealing member)(19A)에 의해 밀봉되어(막혀) 있다.
여기서, 정극 핀(15)과 외장캔(11)과의 위치(물리적) 관계에 대해서 상세하게 설명한다. 도 3은, 도 2에 도시한 Ⅲ-Ⅲ 절단선을 따른 화살표 방향에 있어서의 단면도이다. 도 4의 (a), (b)는, 도 2에 도시한 화살표 방향 Ⅳ에서 바라본 평면도이며, 정극 핀(15)을 보존유지하는 면과 평행한 평면을 도시하고 있다. 단, 도 3 및 도 4의 (a), (b)에서는, 외장캔(11), 절연판(12), 정극 핀(15), 정극 리드(24)만을 도시하고, 단자판(14)이나 절연 케이스(16), 개스킷(17) 등의 다른 부재에 대해서는 도시를 생략하고 있다. 정극 핀(15)은, 외장캔(11)의 내부에 수용된 판형상의 기부(151)와, 외장캔(11)의 외부로의 도출부(152)를 가지고 있다. 기부(151)는, 외장캔(11)으로 향하도록 확장된 판형상 부분이며, 그의 끝가장자리(151T)가, 외장캔(11)의 두께 방향(Y축 방향)에서 외장캔(11)의 내벽면과 가장 접근되어 있다. 기부(151)의 Z축 방향의 치수(寸法)는, 예를 들면 0.01㎜ 이상 10.0㎜ 이하이다. 외장캔(11)의 내벽면과 정극 핀(15)의 끝가장자리(151T)와의 간격 C1 및 C2는 어느것이나(모두) 1.20㎜ 이하인 것이 바람직하다. 또, 외장캔(11)의 두께 방향에서의 내면끼리의 간격 t11은, 예를 들면 정극 핀(15)의 폭치수 t15의 1.5배 이하로 되어 있다. 정극 핀(15)의 기부(151)의 평면 형상에 대해서는, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 정방형(正方形; square)(또는 직사각형(矩形; rectangle))이더라도 좋고, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 편평 형상(또는 타원(楕圓; oval) 형상)이더라도 좋다. 정극 핀(15)은, 예를 들면 알루미늄 단체(單體; simple substance)나 알루미늄 합금에 의해서 구성되고, 표면에 알루미늄(Al), 구리(Cu), 규소(Si), 또는 마그네슘(Mg) 등으로 이루어지는 도금막을 형성한 것이다.
절연판(12)은, 도 5의 (a), (b)에 도시한 바와 같은 구조로 되어 있다. 도 5의 (a)는 정면도이며, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 VB-VB선을 따른 파단(破斷) 측면도이다. 구체적으로는, 평면이 직사각형을 이루는 판형상의 바닥부(底部; bottom)(12A)와, 그 바닥부(12A)의 끝가장자리를 따라서 세워설치(立設; standing)하는 벽부(12B)를 가지고 있다. 또한, 벽부(12B)는, 바닥부(12A)의 긴쪽(長手; longitudinal) 방향의 양단부에 상당하는 위치에 있어서, 전지 소자(20)의 형상에 맞추어 평면 형상이 곡선으로 되어 있다. 또한, 전지(1)의 두께 방향(Y축 방향)에 상당하는 바닥부(12A)의 짧은 변(短邊) 방향에 있어서, 정극 핀(15)의 기부(151)와 겹치는 위치에는, 2개의 절결부(12C, 12D)가 형성되어 있다. 바닥부(12A)에는, 정극 리드(24) 및 부극 리드(25)를 인출(引出; lead out)하기 위한 개구 K1, K2가 설치되어 있다. 이 절연판(12)은, 정극 핀(15)과 전지 소자(20) 사이에 설치되고, 양자를 전기적으로 절연하는 절연 부재로서 기능하고, 또 정극 핀(15)과 정극(21)을 연결하는 정극 리드(24)가, 외장캔(11)의 내면 및 부극(22)과 접촉하는 것을 회피하는 기능도 가지고 있다.
전지 소자(20)는, 정극(21)과 부극(22)이, 세퍼레이터(23)를 사이에 두도록(개재하도록) 적층되어 소용돌이형상(渦卷狀)으로 권회된 것이며, 외장캔(11)의 형상에 맞춰서 편평한 형상으로 성형되어 있다. 또한, 도 2에서는, 정극(21) 및 부극(22)의 적층 구조를 간략화해서 도시하고 있다. 또, 전지 소자(20)의 권회수(卷回數)는, 도 1 및 도 2에 도시한 것에 한정되지 않고, 임의로 설정가능하다. 전지 소자(20)의 정극(21)에는 알루미늄(Al) 등으로 이루어지는 정극 리드(24)가 접속되어 있으며, 부극(22)에는 니켈 등으로 이루어지는 부극 리드(25)가 접속되어 있다. 정극 리드(24)는 정극 핀(15)의 하단(下端)에 용접되는 것에 의해 단자판(14)과 전기적으로 접속되어 있으며, 부극 리드(25)는 외장캔(11)에 용접되어 전기적으로 접속되어 있다.
도 5는, 도 1에 도시한 정극(21)의 권회전의 단면 구성을 도시하는 것이다. 이 정극(21)은, 띠형상(帶狀; strip-shape)의 정극 집전체(21A)의 양면에 정극 활물질층(21B)을 설치한 것이다. 상세하게는, 정극 집전체(21A)의 양면에 정극 활물질층(21B)이 존재하는 정극 피복 영역(21C)과, 정극 피복 영역(21C)을 사이에 두고 권회 중심측 및 권회 외주측의 단부에 위치하고, 정극 집전체(21A)의 양면 모두 정극 활물질층(21B)이 존재하지 않고 노출된 상태인 정극 노출 영역(21DS, 21DE)을 가지고 있다. 정극 리드(24)는, 권회 중심측의 정극 노출 영역(21DS)에 접합되어 있다.
정극 집전체(21A)는, 예를 들면 두께가 5㎛∼50㎛ 정도이며, 알루미늄박, 니켈박 또는 스텐레스박 등의 금속박에 의해 구성되어 있다.
정극 활물질층(21B)은, 예를 들면 정극 활물질로서, 전극 반응 물질인 리튬을 흡착 및 방출가능한 정극 재료의 어느것인가 1종 또는 2종 이상을 포함하고 있으며, 필요에 따라서 탄소 재료 등의 도전재 및 폴리 불화 비닐리덴 등의 결합제를 포함하고 있어도 좋다. 리튬을 흡장 및 방출가능한 정극 재료로서는, 예를 들면 황화 티탄(TiS2), 황화 몰리브덴(MoS2), 셀렌화 니오브(NbSe2) 또는 산화 바나듐(V2O5) 등의 리튬을 함유하지 않는 금속 황화물, 금속 셀렌화물 또는 금속 산화물 등, 또는 리튬을 함유하는 리튬함유 화합물을 들 수 있다.
리튬함유 화합물 중에는, 고전압 및 고에너지 밀도를 얻을 수 있는 것이 존재한다. 이와 같은 리튬함유 화합물로서는, 예를 들면 리튬과 전이금속(遷移金屬) 원소를 포함하는 복합 산화물, 또는 리튬과 전이금속 원소를 포함하는 인산 화합물을 들 수 있으며, 특히 코발트(Co), 니켈 및 망간(Mn) 중의 적어도 1종을 포함하는 것은, 보다 높은 전압을 얻을 수 있으므로 바람직하다. 그 화학식은, 예를 들면 LixMⅠO2 또는 LiyMⅡPO4로 표현된다. 식 중, MⅠ 및 MⅡ는 1종류 이상의 전이금속 원소를 나타낸다. x 및 y의 값은 전지의 충방전 상태에 따라서 다르며, 통상 0.05≤x≤1.10, 0.05≤y≤1.10이다.
리튬과 전이금속 원소를 포함하는 복합 산화물의 구체예로서는, 리튬 코발트 복합 산화물(LixCoO2), 리튬 니켈 복합 산화물(LixNiO2), 리튬 니켈 코발트 복합 산화물(LixNi1-zCozO2(z＜1)), 또는 스피넬형 구조를 가지는 리튬 망간 복합 산화 물(LiMn2O4) 등을 들 수 있다. 리튬과 전이금속 원소를 포함하는 인산 화합물의 구체예로서는, 예를 들면 리튬 철 인산 화합물(LiFePO4) 또는 리튬 철 망간 인산 화합물(LiFe1-vMnvPO4(ｖ＜1))을 들 수 있다.
도 7은, 부극(22)의 구성을 도시한 것이다. 이 부극(22)은, 띠형상의 부극 집전체(22A)의 양면에 부극 활물질층(22B)을 설치한 것이다. 상세하게는, 부극 집전체(22A)의 양면에 부극 활물질층(22B)이 존재하는 부극 피복 영역(22C)과, 부극 피복 영역(22C)을 사이에 두도록 권회 중심측 및 권회 외주측의 단부에 위치하고, 부극 집전체(22A)의 양면 모두 부극 활물질층(22B)이 존재하지 않고 노출된 상태인 부극 노출 영역(22DS, 22DE)을 가지고 있다. 부극 리드(25)는, 권회 외주측의 부극 노출 영역(22DE)에 접합되어 있다.
부극 집전체(22A)는, 예를 들면 동박, 니켈박 또는 스텐레스박 등의 금속박에 의해 구성되어 있다. 이 부극 집전체(22A)의 두께는, 예를 들면 5㎛∼50㎛이다.
부극 활물질층(22B)은, 예를 들면 부극 활물질을 포함하고 있으며, 필요에 따라서 도전재 및 결합제 등의 다른 재료를 포함하고 있어도 좋다. 부극 활물질로서는, 예를 들면 전극 반응 물질인 리튬을 흡장 및 방출하는 것이 가능하며, 금속 원소 및 반금속 원소 중의 적어도 1종을 구성원소로서 포함하는 부극 재료를 들 수 있다. 이와 같은 부극 재료를 이용하면, 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있으므로 바람직하다. 이 부극 재료는 금속 원소 또는 반금속 원소의 단체이더라도 합금이더 라도 화합물이더라도 좋으며, 또 이들의 1종 또는 2종 이상의 상(相)을 적어도 일부에 가지는 바와 같은 것이더라도 좋다. 또한, 본 발명에 있어서, 합금에는 2종 이상의 금속 원소로 이루어지는 것에 부가해서, 1종 이상의 금속 원소와 1종 이상의 반금속 원소를 포함하는 것도 포함시킨다. 또, 비금속 원소를 포함하고 있어도 좋다. 그의 조직에는 고용체(固溶體; solid solution), 공정(共晶)(공융 혼합물), 금속간 화합물 또는 그들 중의 2종 이상이 공존하는 것이 있다.
이 부극 재료를 구성하는 금속 원소 또는 반금속 원소로서는, 예를 들면 리튬과 합금을 형성가능한 금속 원소 또는 반금속 원소를 들 수 있다. 구체적으로는, 마그네슘(Mg), 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 규소, 게르마늄(Ge), 주석, 납(Pb), 비스무트(Bi), 카드뮴(Cd), 은(Ag), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 팔라듐(Pd) 또는 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
그 중에서도, 이 부극 재료로서는, 장주기형 주기표에서의 14족의 금속 원소 또는 반금속 원소를 구성원소로서 포함하는 것이 바람직하고, 특히 바람직한 것은 규소 및 주석의 적어도 한쪽을 구성원소로서 포함하는 것이다. 규소 및 주석은, 리튬을 흡장 및 방출하는 능력이 크고, 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있기 때문이다. 구체적으로는, 예를 들면 규소의 단체, 합금, 또는 화합물, 또는 주석의 단체, 합금, 또는 화합물, 또는 이들의 1종 또는 2종 이상의 상을 적어도 일부에 가지는 재료를 들 수 있다.
주석의 합금으로서는, 예를 들면 주석 이외의 제2 구성원소로서, 규소, 니켈, 구리, 철(Fe), 코발트(Co), 망간(Mn), 아연(Zn), 인듐(In), 은(Ag), 티타 늄(Ti), 게르마늄(Ge), 비스무트(Bi), 안티몬(Sb) 및 크로뮴(Cr)으로 이루어지는 군 중의 적어도 1종을 포함하는 것을 들 수 있다. 규소의 합금으로서는, 예를 들면 규소 이외의 제2 구성원소로서, 주석, 니켈, 구리, 철, 코발트, 망간, 아연, 인듐, 은, 티타늄, 게르마늄, 비스무트, 안티몬 및 크로뮴으로 이루어지는 군 중의 적어도 1종을 포함하는 것을 들 수 있다.
주석의 화합물 또는 규소의 화합물로서는, 예를 들면 산소(O) 또는 탄소(C)를 포함하는 것을 들 수 있으며, 주석 또는 규소에 부가해서, 상술한 제2 구성원소를 포함하고 있어도 좋다.
그 중에서도, 이 부극 재료로서는, 주석과 코발트와 탄소를 구성원소로서 포함하고, 탄소의 함유량이 9.9wt%(質量%) 이상 29.7wt% 이하이며, 또한 주석과 코발트의 합계에 대한 코발트의 비율이 30wt% 이상 70wt% 이하인 CoSnC함유 재료가 바람직하다. 이와 같은 조성 범위에 있어서 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있음과 동시에, 뛰어난 사이클 특성을 얻을 수 있기 때문이다.
이 CoSnC함유 재료는, 필요에 따라서, 이하에 열거하는 다른 구성원소의 어느것인가 1종 또는 2종 이상을 더 포함하고 있어도 좋다. 여기서 말하는 다른 구성원소라 함은, 예를 들면 규소, 철, 니켈, 크로뮴, 인듐, 니오브(Nb), 게르마늄, 티타늄, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 인(P), 갈륨(Ga) 및 비스무트이다. 이들을 포함함으로써 용량 또는 사이클 특성을 더욱더 향상시킬 수 있기 때문이다.
또한, 이 CoSnC함유 재료는, 주석과 코발트와 탄소를 포함하는 상을 가지고 있으며, 이 상은 결정성이 낮은 또는 비정질인 구조를 가지고 있는 것이 바람직하 다. 또, 이 CoSnC함유 재료에서는, 구성원소인 탄소의 적어도 일부가, 다른 구성원소인 금속 원소 또는 반금속 원소와 결합되어 있는 것이 바람직하다. 사이클 특성의 저하는 주석 등이 응집(凝集) 또는 결정화(結晶化)하는 것에 의한 것이라고 생각되지만, 탄소가 다른 원소와 결합하는 것에 의해, 그와 같은 응집 또는 결정화를 억제할 수 있기 때문이다.
원소의 결합 상태를 조사하는 측정 방법으로서는, 예를 들면 X선 광전자 분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy; XPS)을 들 수 있다. XPS에서는, 탄소의 1s 궤도(C1s)의 피크는, 그래파이트라면, 금(金) 원자의 4f 궤도(Au4f)의 피크가 84.0eV에서 얻어지도록 에너지 교정(較正)된 장치에 있어서, 284.5eV에서 관찰된다(출현한다). 또, 표면 오염 탄소라면, 284.8eV에서 관찰된다. 이것에 대해서, 탄소 원소의 전하 밀도가 높아지는 경우, 예를 들면 탄소가 금속 원소 또는 반금속 원소와 결합되어 있는 경우에는, C1s의 피크는, 284.5eV보다도 낮은 영역에서 관찰된다. 즉, CoSnC함유 재료에 대해서 얻어지는 C1s의 합성파의 피크가 284.5eV보다도 낮은 영역에서 관찰되는 경우에는, CoSnC함유 재료에 포함되는 탄소의 적어도 일부가 다른 구성원소인 금속 원소 또는 반금속 원소와 결합되어 있다.
또한, XPS 측정에서는, 스펙트럼의 에너지축의 보정에, 예를 들면 C1s의 피크를 이용한다. 통상, 표면에는 표면오염 탄소가 존재하고 있으므로, 표면오염 탄소의 C1s의 피크를 284.8eV로 하고, 이것을 에너지 기준으로 한다. XPS 측정에서는, C1s의 피크의 파형은, 표면 오염 탄소의 피크와 CoSnC함유 재료중의 탄소의 피크를 포함한 형태로서 얻어지므로, 예를 들면 시판중인 소프트웨어를 이용해서 해 석하는 것에 의해, 표면 오염 탄소의 피크와, CoSnC함유 재료중의 탄소의 피크를 분리한다. 파형의 해석에서는, 최저 속박(束縛; bound) 에너지측에 존재하는 주피크의 위치를 에너지 기준(284.8eV)으로 한다.
부극 활물질로서는 또, 천연 흑연, 인조 흑연, 난흑연화 탄소 또는 이흑연화(易黑鉛化; graphitizable) 탄소 등의 탄소 재료를 이용해도 좋다. 탄소 재료를 이용하면, 뛰어난 사이클 특성을 얻을 수 있으므로 바람직하다. 또, 부극 활물질로서는, 리튬 금속도 들 수 있다. 부극 활물질은 이들의 1종을 단독으로 이용해도 좋지만, 2종 이상을 혼합해서 이용해도 좋다.
세퍼레이터(23)는, 예를 들면 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀계의 재료로 이루어지는 다공질막, 또는 세라믹제의 부직포 등의 무기 재료로 이루어지는 다공질막에 의해 구성되어 있으며, 이들 2종 이상의 다공질막을 적층한 구조로 되어 있어도 좋다.
세퍼레이터(23)에는, 액상의 전해질인 전해액이 함침(含浸)되어 있으며, 그 전해액은, 용매와, 전해질염인 리튬염을 포함하고 있다. 용매는, 리튬염을 용해하고 해리시키는 것이다. 용매로서는, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 1, 2-디메톡시에탄, 1, 2-디에톡시에탄, γ-부티로락톤, 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란, 1, 3-디옥소란, 4-메틸-1, 3-디옥소란, 디에틸 에테르, 술포란, 메틸술포란, 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 아니솔, 초산 에스테르, 낙산(酪酸) 에스테르 또는 프로피온산 에스테르 등을 들 수 있고, 이들의 어느것인가 1종 또는 2종 이상을 혼합해서 이용해도 좋다.
리튬염으로서는, 예를 들면 LiClO4, LiAsF6, LiPF6, LiBF4, LiB(C6H5)4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, LiCl 또는 LiBr이 이용되고, 이들의 어느것인가 1종 또는 2종 이상을 혼합해서 이용해도 좋다.
이 2차 전지에서는, 충전을 행하면, 예를 들면 정극(21)으로부터 리튬 이온이 방출되고, 세퍼레이터(23)에 함침된 전해액을 거쳐서 부극(22)에 흡장된다. 방전을 행하면, 예를 들면 부극(22)으로부터 리튬 이온이 방출되고, 세퍼레이터(23)에 함침된 전해액을 거쳐서 정극(21)에 흡장된다.
이 2차 전지는, 예를 들면, 다음과 같이 해서 제조할 수가 있다.
우선, 정극 활물질과 도전제와 결합제를 혼합해서 정극 합제를 조제하고, 이 정극 합제를 N-메틸-2-피롤리돈 등의 용제에 분산시켜 페이스트형태의 정극 합제 슬러리로 한다. 계속해서, 이 정극 합제 슬러리를 정극 집전체(21A)에 닥터블레이드(doctor blade) 또는 바코터(bar coater) 등을 이용해서 균일하게 도포하여 용제를 건조시킨 후, 롤 프레스기 등에 의해 압축 성형해서 정극 활물질층(21B)을 형성하여, 정극(21)을 제작한다.
다음에, 부극 활물질과 결합제를 혼합해서 부극 합제를 조제하고, 이 부극 합제를 N-메틸-2-피롤리돈 등의 용제에 분산시켜 페이스트형태의 부극 합제 슬러리로 한다. 계속해서, 이 부극 합제 슬러리를 부극 집전체(22A)에 닥터블레이드 또는 바코터 등을 이용해서 균일하게 도포하고 용제를 건조시킨 후, 롤 프레스기에 의해 압축 성형해서 부극 합제층(22B)을 형성하여, 부극(22)을 제작한다. 롤 프레 스기는 가열해서 이용해도 좋다. 또, 목적으로 하는(타겟) 물성값으로 될 때까지 복수회(여러번) 압축 성형해도 좋다. 또한, 롤 프레스기 이외의 프레스기를 이용해도 좋다.
계속해서, 정극 집전체(21A)에 정극 리드(24)를 용접 등에 의해 부착함과 동시에, 부극 집전체(22A)에 부극 리드(25)를 용접 등에 의해 부착한다. 그 후, 정극(21)과 부극(22)을 세퍼레이터(23)를 사이에 두고 적층하고, 도 6 및 도 7에 도시한 권회 방향 R로 다수회 권회한 후 성형함으로써, 편평 형상을 가지는 전지 소자(20)를 제작한다.
다음에, 상기와 같이 제작한 전지 소자(20)를 외장캔(11)의 내부에 수용한다. 그 후, 전지 소자(20) 위에 절결부(12C, 12D)를 가지는 절연판(12)을 배치하고, 부극 리드(25)를 외장캔(11)에 용접함과 동시에, 정극 리드(24)를 정극 핀(15)의 하단에 용접해서, 외장캔(11)의 개방 단부에 전지뚜껑(13)을 레이저 용접에 의해 고정시킨다. 최후에(마지막으로), 전해액을 전해액 주입구멍(19)으로부터 외장캔(11)의 내부에 주입하고, 세퍼레이터(23)에 함침시켜서, 전해액 주입구멍(19)을 봉지 부재(19A)에 의해 밀봉한다(막는다). 이것에 의해, 도 1 및 도 2에 도시한 2차 전지가 완성된다.
이 2차 전지에서는, 충전을 행하면, 예를 들면 정극(21)으로부터 리튬 이온이 방출되고, 세퍼레이터(23)에 함침된 전해액을 거쳐서 부극(22)에 흡장 된다. 방전을 행하면, 예를 들면 부극(22)으로부터 리튬 이온이 방출되고, 세퍼레이터(23)에 함침된 전해액을 거쳐서 정극(21)에 흡장된다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 정극(21)과 접속된 정극 핀(15)을, 그의 기부(151)의 끝가장자리(151T)가 부극(22)과 접속된 직방체 형상의 외장캔(11)의 내벽면과 1.2㎜ 이하의 간격 C1 및 C2을 두고 이격되도록(떨어지도록) 배치함과 동시에, 외장캔(11)의 두께 방향(Y축 방향)에 있어서 정극 핀(15)의 기부(151)와 겹치는 위치에 두 개의 절결부(12C, 12D)를 가지는 절연판(12)을 설치하도록 했으므로, 과도한 외력에 의해 외장캔이 변형된 경우에는, 전지 소자(20)의 손상에 의해 내부 단락이 생기기 전에 정극 핀(15)의 끝가장자리(151T)와 외장캔(11)의 내벽면과의 확실한 단락을 형성할 수가 있다. 따라서, 전지 소자(20)의 발열을 억제할 수 있어, 안전성이 향상된다. 또, 본 실시형태에서는, 새로운 부재를 추가하는 일없이 상기한 단락 기구를 구성하고 있으므로, 구조상 및 제조상의 간소화에 유리하며, 소형화 및 양산화에 적합하다고 말할 수 있다.
(변형예)
또한, 상기 실시형태에서는, 절연판(12)이 두 개의 절결부(12C, 12D)를 가지도록 했지만, 기부(151)의 끝가장자리(151T)와 외장캔(11)의 내벽면과의 간격 C1 및 C2를 1.0㎜ 이하로 하면, 그와 같은 절결부를 설치하지 않더라도, 상기 실시형태와 마찬가지 효과가 얻어진다.
본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 설명한다.
(실시예 1-1 및 1-2)
상기 실시형태에서 설명한 2차 전지를 제작했다. 단, 절연판(12)으로서는, 절결부를 가지지 않는 것을 이용했다. 우선, 탄산 리튬(Li2CO3)과 탄산 코발트(CoCO3)를, Li2CO3:CoCO3=0.5:1(몰비)의 비율로 혼합하고, 공기중에서 900℃로 5시간동안 소성(燒成; firing)해서, 정극 활물질로서의 리튬·코발트 복합 산화물(LiCoO2)을 얻었다. 그 다음에, 이 리튬·코발트 복합 산화물 91질량부와, 도전제인 그래파이트 6질량부와, 결합제인 폴리 불화 비닐리덴 3질량부를 혼합해서 정극 합제를 조정했다. 계속해서, 이 정극 합제를 용제인 N-메틸-2-피롤리돈에 분산시켜 정극 합제 슬러리로 하고, 두께 20㎛의 알루미늄박으로 이루어지는 정극 집전체(21A)의 양면에 균일하게 도포해서 건조시키고, 롤 프레스기로 압축 성형해서 정극 활물질층(21B)을 형성하여, 정극(21)을 제작(作製)했다. 계속해서, 정극 집전체(21A)의 일단에 알루미늄제의 정극 리드(24)를 부착했다.
또, 부극 활물질로서 CoSnC함유 재료를 제작했다. 우선, 원료로서 코발트 분말과 주석 분말과 탄소 분말을 준비하고, 코발트 분말과 주석 분말을 합금화해서 코발트-주석 합금 분말을 제작한 후, 이 합금 분말에 탄소 분말을 첨가해서(더해서) 건식 혼합했다. 계속해서, 이 혼합물을, 유성(遊星) 볼 밀을 이용해서 메카노케미컬(mechanochemical) 반응을 이용하는 것에 의해 합성하고, CoSnC함유 재료를 얻었다.
얻어진 CoSnC함유 재료에 대해서 조성의 분석을 행한 결과, 코발트의 함유량은 29.3wt%, 주석의 함유량은 49.9wt%, 탄소의 함유량은 19.8wt%이었다. 또한, 탄소의 함유량은, 탄소·유황 분석 장치에 의해 측정하고, 코발트 및 주석의 함유량 은, ICP(Inductively Coupled Plasma: 유도 결합 플라즈마) 발광 분석에 의해 측정했다. 또, 얻어진 CoSnC함유 재료에 대해서 X선 회절을 행한 결과, 회절각 2θ=20°∼50°사이에서, 회절각 2θ가 1.0°이상의 넓은 반값폭(半値幅; wide half value)을 가지는 회절 피크가 관찰되었다. 또한, 이 CoSnC함유 재료에 대해서 XPS를 행한 결과, CoSnC함유 재료 중에서의 C1s의 피크는 284.5eV보다도 낮은 영역에서 얻어졌다. 즉, CoSnC함유 재료중의 탄소가 다른 원소와 결합되어 있는 것이 확인되었다.
다음에, 이 CoSnC함유 재료 60질량부와, 도전제 및 부극 활물질인 인조 흑연 28질량부 및 카본 블랙 2질량부와, 결합제인 폴리 불화 비닐리덴 10질량부를 혼합하여, 부극 합제를 조제했다. 계속해서, 이 부극 합제를 용제인 N-메틸-2-피롤리돈에 분산시켜 부극 합제 슬러리로 하고, 두께 15㎛의 동박으로 이루어지는 부극 집전체(22A)의 양면에 도포해서 건조시키고, 롤 프레스기로 압축 성형해서 부극 활물질층(22B)을 형성했다. 그 후, 부극 집전체(22A)의 일단에 니켈제의 부극 리드(25)를 부착했다.
계속해서, 16㎛ 두께의 미공성(微孔性; micro porous) 폴리프로필렌 필름으로 이루어지는 세퍼레이터(23)를 준비하고, 정극(21), 세퍼레이터(23), 부극(22), 세퍼레이터(23)의 순으로 적층해서 적층체를 형성한 후, 이 적층체를 소용돌이형상으로 다수회 권회함으로써 전지 소자(20)를 제작했다. 얻어진 전지 소자(20)는, 평평한 형상으로 성형했다.
다음에, 편평 형상으로 성형된 전지 소자(20)를 외장캔(11)의 내부에 수용한 후, 전지 소자(20) 위에 절연판(12)을 배치하고, 부극 리드(25)를 외장캔(11)에 용접함과 동시에, 정극 리드(24)를 정극 핀(15)의 하단에 용접해서, 외장캔(11)의 개방 단부에 전지뚜껑(13)을 레이저 용접에 의해 고정시켰다. 그 후, 전해액 주입구멍(19)으로부터 외장캔(11)의 내부에 전해액을 주입했다. 전해액으로서는, 탄산 에틸렌 30체적%(體積%)와 탄산 디에틸 70체적%를 혼합한 용매에, 전해질염으로서 LiPF6을 1㏖/dm3의 함유량으로 용해시킨 것을 이용했다. 최후에, 전해액 주입구멍(19)을 봉지 부재(19A)로 밀봉하는 것에 의해, 각형의 2차 전지를 얻었다
본 실시예에서 이용한 외장캔(11)은, 예를 들면 탄소(C)나 망간(Mn)을 함유하는 철합금으로 이루어지며, 0.29㎜ 두께의 벽을 가지고, 또한 내면이 34㎜ 폭(X축 방향의 치수)과 6.0㎜ 두께(Y축 방향의 치수)와 42㎜ 높이(Z축 방향의 치수)로 규정되는 직방체 형상을 이루는 것이다. 또, 본 실시예에서는, 알루미늄으로 이루어지며, 기부(151)의 폭치수 t15가 4.00∼4.50㎜, 기부(151)의 Z축 방향의 치수가 0.05㎜인 정극 핀(15)을 이용했다.
실시예 1-1 및 1-2에 대한 비교예 1-1∼1-5로서, 기부(151)의 폭치수 t15를 3.50∼3.90㎜로 한 것을 제외하고, 그 이외에는 실시예 1-1 및 1-2와 마찬가지 요령으로 2차 전지를 제작했다.
이와 같이 해서 얻어진 실시예 1∼1∼1-2 및 비교예 1-1∼1-5의 2차 전지를 각각 5개(전지 1∼전지 5) 제작하고, 압괴(壓壞; crush) 시험을 행해서 발화(發火; firing)나 파열(破裂; bursting)의 유무를 조사했다. 얻어진 결과를 표 1에 나타 낸다.
Figure 112008000508993-PAT00001
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 간격 c1 및 c2를 1.00㎜보다도 크게 한 비교예 1-1∼1-5에서는, 5개의 2차 전지 중의 적어도 하나에 있어서 파열이 생긴 것에 대해서, 간격 c1 및 c2를 1.00㎜ 이하로 한 실시예 1-1 및 1-2에서는 5개의 전지 모두에 대해서 파열을 억제할 수가 있었다. 따라서, 기부(151)의 끝가장자리(151T)와 외장캔(11)의 내면과의 간격 c1 및 c2가 1㎜ 이하로 되도록 보존유지함으로써, 외장캔(11)이 압괴된(눌려찌그러진) 경우에, 전지 소자(20)의 내부에서 단락이 발생하기 전에 정극 핀(15)과 외장캔(11)이 접촉함으로써 전지 반응을 정지시켜서, 발전 기능을 안전하게 상실시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다.
(실시예 2-1∼2-4)
다음에, 절연판(12)에 절결부(12C, 12D)를 설치하도록 한 것을 제외하고, 그 이외에는, 비교예 1-1∼1-5와 각각 마찬가지 구성을 가지는 실시예 2-1∼2-4 및 비교예 2-1의 2차 전지를 5개(전지 1∼전지 5) 제작했다.
실시예 2-1∼2-4 및 비교예 2-1에 대해서도 실시예 1∼1∼1-2와 마찬가지 요령으로 압괴 시험을 행하여, 발화나 파열의 유무를 조사했다. 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure 112008000508993-PAT00002
표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 절결부(12C, 12D)를 가지는 절연판(12)을 이용한 경우에는, 간격 c1 및 c2를 1.20㎜ 이하로 함으로써, 5개의 전지(전지 1∼전지 5) 모두에 대해서 파열을 억제할 수가 있었다(실시예 2-1∼2-4). 즉, 절연판(12)에 절결부(12C, 12D)를 설치함으로써, 정극 핀(15)과 외장캔(11)의 내벽면과의 간격 c1 및 c2가 다소 커지더라도, 전지 소자(20)의 내부에서 단락이 발생하기 전에 정극 핀(15)과 외장캔(11)이 확실하게 접촉함으로써 전지 반응을 정지시켜서, 발전 기능을 안전하게 상실시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다.
이상, 실시형태 및 실시예를 들어서 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태 및 실시예에 한정되는 것은 아니고, 여러가지로 변형가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태 및 실시예에서는, 외장캔을 부극과 접속하고, 외부 접속 단자를 정극과 접속하도록 했지만, 이것과는 반대의 접속 관계로 해도 좋다.
또, 상기 실시형태 및 실시예에서는, 권회 구조를 가지는 각형의 2차 전지에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 정극 및 부극을 가지는 전지 소자와 함께 외장캔을 가지는 2차 전지(예를 들면 원통형(圓筒型))이라면 적용 가능하다.
또, 상기 실시형태 및 실시예에서는, 용매로서 액상의 전해질인 전해액을 이용하는 경우에 대해서 설명했지만, 전해액 대신에, 다른 전해질을 이용하도록 해도 좋다. 다른 전해질로서는, 예를 들면 전해액을 고분자 화합물에 보존유지시킨 겔상의 전해질, 이온 전도성을 가지는 고체 전해질, 고체 전해질과 전해액을 혼합한 것, 또는 고체 전해질과 겔상의 전해질을 혼합한 것을 들 수 있다.
또한, 겔상의 전해질로서는, 전해액을 흡수해서 겔화하는 것이라면 각종 고분자 화합물을 이용할 수가 있다. 그와 같은 고분자 화합물로서는, 예를 들면 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 비닐리덴 플루오라이드와 헥사플루오로프로필렌과의 공중합체 등의 불소계 고분자 화합물, 폴리에틸렌 옥사이드 또는 폴리에틸렌 옥사이드를 포함하는 가교체 등의 에테르계 고분자 화합물, 또는 폴리아크릴로니트릴 등을 들 수 있다. 특히, 산화 환원 안정성의 점에서는, 불소계 고분자 화합물이 바람직하다.
고체 전해질에는, 예를 들면 이온 전도성을 가지는 고분자 화합물에 전해질염을 분산시킨 유기 고체 전해질, 또는 이온 전도성 유리 또는 이온성 결정 등으로 이루어지는 무기 고체 전해질을 이용할 수가 있다. 이 때, 고분자 화합물로서는, 예를 들면 폴리에틸렌 옥사이드 또는 폴리에틸렌 옥사이드를 포함하는 가교체 등의 에테르계 고분자 화합물, 폴리메타크릴레이트 등의 에스테르계 고분자 화합물, 아크릴레이트계 고분자 화합물을 단독 또는 혼합해서, 또는 분자중에 공중합시켜서 이용할 수가 있다. 또, 무기 고체 전해질로서는, 질화 리튬 또는 요오드화 리튬 등을 이용할 수가 있다.
또한, 상기 실시형태 및 실시예에서는, 전극 반응 물질로서 리튬을 이용하는 경우에 대해서 설명했지만, 나트륨(Na) 또는 칼륨(K) 등의 장주기형 주기표에서의 다른 1족의 원소, 또는 마그네슘 또는 칼슘(Ca) 등의 장주기형 주기표에서의 2족의 원소, 또는 알루미늄 등의 다른 경금속, 또는 리튬 또는 이들 합금을 이용하는 경우에 대해서도, 본 발명을 적용할 수 있고, 마찬가지 효과를 얻을 수가 있다. 그 때, 전극 반응 물질을 흡장 및 방출하는 것이 가능한 부극 활물질, 정극 활물질 또는 용매 등은, 그 전극 반응 물질에 따라서 선택된다.
본 발명은 첨부하는 특허청구범위 또는 그 균등물의 범위내에서, 설계 요구조건 및 그 밖의 요인에 의거하여 각종 변형, 조합, 수정 및 변경 등을 행할 수 있다는 것은 당업자라면 당연히 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 1실시형태에 따른 2차 전지의 구성을 도시하는 단면도,
도 2는 도 1에 도시한 전지 소자의 Ⅱ-Ⅱ 절단선을 따른 구성을 도시하는 단면도,
도 3은 도 2에 도시한 정극 핀의, Ⅲ-Ⅲ 절단선을 따른 화살표 방향에 있어서의 단면도,
도 4는 도 2에 도시한 정극 핀을 화살표 방향 IV에서 바라본 평면도,
도 5는 도 1에 도시한 절연판의 상세한 구성을 도시하는 평면도 및 단면도,
도 6은 도 1에 도시한 정극의 권회전의 구성을 도시하는 단면도,
도 7은 도 1에 도시한 부극의 권회전의 구성을 도시하는 단면도.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
11: 외장캔, 12: 절연판, 13: 전지뚜껑, 14: 단자판, 15: 정극 핀(외부 접속 단자), 16: 절연 케이스, 17: 개스킷, 18: 개열 밸브, 19: 전해액 주입구멍, 19A: 봉지 부재, 20: 전지 소자, 21: 정극, 21A: 정극 집전체, 21B: 정극 활물질층, 21C: 정극 피복 영역, 21D: 정극 노출 영역, 22: 부극, 22A: 부극 집전체, 22B: 부극 활물질층, 22C: 부극 피복 영역, 22D: 부극 노출 영역, 23: 세퍼레이터, 24: 정극 리드, 25: 부극 리드.

Claims (7)

  1. 정극과 부극을 가지는 전지 소자와,
    상기 전지 소자를 수용함과 동시에, 상기 정극 또는 부극의 어느것인가 한쪽과 전기적으로 접속된 외장캔과;
    상기 정극 또는 부극의 어느것인가 다른쪽과 접속되고, 상기 외장캔내에 수용된 판형상(板狀)의 기부(基部; base) 및 상기 외장캔의 외부로의 도출부(導出部)를 가지는 외부 접속 단자와;
    상기 외부 접속 단자와 상기 전지 소자를 분리하는 절연 부재
    를 구비하는 전지로서,
    상기 외부 접속 단자의 기부는, 상기 외장캔의 내벽면과 이격되어 있으며,
    상기 절연 부재는, 상기 외장캔의 두께 방향에서 상기 외부 접속 단자의 기부와 겹치는 위치에 절결부(切缺部; notch)를 가지는, 전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 외부 접속 단자의 기부와 상기 외장캔의 내벽면과의 간격이 1.20㎜ 이하인, 전지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전지 소자는, 띠형상(帶狀)의 정극 집전체 위에 정극 활물질층을 가지 는 상기 정극과, 띠형상의 부극 집전체 위에 부극 활물질층을 가지는 상기 부극을 세퍼레이트를 사이에 두고(개재해서) 적층하고, 권회(卷回; spirally winding)한 구성을 가지는, 전지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 부극은, 전극 반응 물질을 흡장(吸藏; insert) 및 방출(放出; extract)하는 것이 가능하며, 구성원소로서 금속 원소 및 반금속(半金屬) 원소 중의 적어도 1종을 함유하는 부극 활물질을 포함하는, 전지.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 부극은, 상기 부극 활물질로서 주석(Sn) 및 규소(Si) 중의 적어도 한쪽을 구성원소로서 함유하는 재료를 포함하는, 전지.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 부극은, 상기 부극 활물질로서, 주석과 코발트(Co)와, 탄소(C)를 구성원소로서 함유하고, 탄소의 함유량이 9.9wt%(質量%) 이상 29.7wt% 이하이며, 또한 주석과 코발트의 합계에 대한 코발트의 비율이 30wt% 이상 70wt% 이하인 CoSnC함유 재료를 포함하는, 전지.
  7. 정극과 부극을 가지는 전지 소자와;
    상기 전지 소자를 수용함과 동시에, 상기 정극 또는 부극의 어느것인가 한쪽과 전기적으로 접속된 외장캔과;
    상기 정극 또는 부극의 어느것인가 다른쪽과 접속되고, 상기 외장캔내에 수용된 판형상의 기부 및 상기 외장캔의 외부로의 도출부를 가지는 외부 접속 단자
    를 구비하는 전지로서,
    상기 외부 접속 단자의 기부는, 상기 외장캔의 내벽면과 이격되어 있고, 또한 그 간격이 1㎜ 이하인, 전지.
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